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四方工控產(chǎn)品在自動(dòng)對折縫邊機上的應用

摘要：縫邊機是紡織機械中的一種設備，它通過(guò)將布料對折后，利用縫紉機將布料進(jìn)行縫合。傳統縫邊機送料、對折部分依靠人工完成，不僅生產(chǎn)效率低，而且成本較高。本文以四方PLC和伺服系統及變頻器為平臺，設計了一整套自動(dòng)對折縫邊機控制系統，系統能夠自動(dòng)完成送料、折邊、縫紉和收布等工序。

關(guān)鍵詞：縫邊機，PLC，伺服，HMI，變頻器

一、引言

近年來(lái)，紡織行業(yè)發(fā)展迅速，縫邊機作為紡織機械中的一種，它通過(guò)將布料運送對折后，利用縫紉機將布料進(jìn)行縫合。為了提高生產(chǎn)效率，自動(dòng)對折縫邊機應運而生。然而許多自動(dòng)對折縫邊機在快速運行過(guò)程中會(huì )出現斷針、跳針、頻繁斷線(xiàn)等一系列問(wèn)題，因此如何設計出更加合理的自動(dòng)對折縫邊機控制系統就很有必要了。以往的機械式的輥鍛機送料設備，往往存在機械成本高、通用性差、調整不靈活、人機交互差等一系列問(wèn)題。這就需要開(kāi)發(fā)出更合理的輥鍛機送料機械手控制系統，來(lái)提高機械效率、改善安全狀況、增強設備通用性。為此，我們設計了一套基于四方PLC、伺服驅系統和變頻器的自動(dòng)對折縫邊機控制系統，該系統成功應用于浙江某紡織機械廠(chǎng)，經(jīng)過(guò)數月的運行測試，系統運行穩定、生產(chǎn)效率高，得到客戶(hù)的認可和好評。

二、工藝分析

縫紉機原理如圖1所示，需要將針部分穿過(guò)織物。由于針眼就在尖頭的后面，而不是在針的尾端。針固定在針桿上，針桿由電機通過(guò)一系列的齒輪和凸輪牽引做上下運動(dòng)。當針的尖端穿過(guò)織物時(shí)，它在一面向另一面拉出一個(gè)小線(xiàn)圈?？椢锵旅娴囊粋€(gè)裝置會(huì )抓住這個(gè)線(xiàn)圈，然后將其包住另一根線(xiàn)或者同一根線(xiàn)的另一個(gè)線(xiàn)圈。

圖1 縫紉原理圖

縫紉機的線(xiàn)跡是由面線(xiàn)、底線(xiàn)兩根縫紉線(xiàn)在縫料上、下面相互有規律交合在一起，縫紉線(xiàn)的交合點(diǎn)處于縫料中間，從線(xiàn)跡的橫斷面上看，好像有兩把鎖相互連接在一起鎖住一樣，因此稱(chēng)為“雙線(xiàn)連鎖式線(xiàn)跡”。

當機針從最低位置開(kāi)始上升時(shí)，送布牙同步開(kāi)始送布，機針向下接近縫料時(shí)，送布結束，如圖2所示。隨后機針引著(zhù)面線(xiàn)繼續下降，穿過(guò)縫料降低到最低位時(shí)，面線(xiàn)受針孔向下的拉力和針桿與縫料的擠壓力而在針孔上方緊貼針桿繃緊。擺梭鉤著(zhù)線(xiàn)環(huán)轉到梭心下面時(shí)，挑線(xiàn)桿停止輸送面線(xiàn)并迅速上升收回面線(xiàn)，使線(xiàn)環(huán)急速縮小上移套住底線(xiàn)。在夾線(xiàn)器、挑線(xiàn)桿和梭心套的共同的作用下，面線(xiàn)把底線(xiàn)拉到縫料中間并收緊。這樣完整的線(xiàn)跡形成了。

圖2 縫紉成型過(guò)程

自動(dòng)對折縫邊機整體結構如圖3所示，布料由送布輥運送至對折機構處，將一整塊大的布料進(jìn)行對折之后送至縫紉機處對需要縫補的邊緣處進(jìn)行快速縫補。収布輥起到將縫紉的布料往前拉動(dòng)的作用，布料經(jīng)過(guò)縫補后，經(jīng)由収布擺桿整齊地鋪疊擺放在最終収布平臺上。

圖3 工藝原理圖

三、系統架構

本方案中的控制系統，采用EM1系列HMI實(shí)現人機交互，送料、縫紉機、收布電機的控制采用E550系列變頻器，而收布輥傳動(dòng)機構采用CA100伺服系統，EP1系列PLC對整個(gè)工藝過(guò)程進(jìn)行集中控制?；竟ぷ髟頌椋篐MI完成運行參數的設置和顯示，PLC通過(guò)通訊讀寫(xiě)CA100伺服系統的內部位置參數，伺服系統根據外部縫紉機端的接近開(kāi)關(guān)信號來(lái)控制電機實(shí)現內部位置的反復行走，帶動(dòng)拉布輥將布行走。

系統方案如圖4所示。

圖4 控制系統結構方案

四、系統調試

自動(dòng)對折縫邊機控制系統調試主要分為伺服系統調試，PLC程序調試，整機調試這幾部分。

4.1 系統電氣圖

自動(dòng)對折縫邊機的部分的電氣圖紙如圖5所示。

圖5 系統電氣圖紙

4.2 伺服驅動(dòng)器參數調試

系統調試首先要進(jìn)行的是伺服參數調試，使伺服的功能和性能達到系統的要求，伺服驅動(dòng)器調試的主要參數如下表所示：

表1  伺服驅動(dòng)器調試參數（部分）表

4.3 PLC程序調試

四方EP1系列PLC編程軟件具有在線(xiàn)監控和修改功能，可以方便的監控PLC程序運行狀態(tài)，便于使用者在調試過(guò)程中持續的優(yōu)化PLC程序，實(shí)現完美的工藝流程控制。EP1系列PLC提供了2路通訊接口，可以在線(xiàn)監控PLC程序同時(shí)連接HMI，可以直觀(guān)的監控HMI與PLC之間的通信，便于發(fā)現各類(lèi)問(wèn)題，減少了多機聯(lián)調時(shí)容易出現的兼容性問(wèn)題。

圖6 EP1系列PLC在線(xiàn)監控圖

4.4人機交互界面

HMI主界面如圖7所示，可進(jìn)行伺服使能控制以及針距及伺服速度的設定，顯示設備的當前工作狀態(tài)和報警狀態(tài)等信息。

圖7 HMI主界面

4.5 整機調試

整機調試需要注意以下問(wèn)題：

（1）必須保證布料折疊后上下邊平齊后才啟動(dòng)縫紉機。

（2）在調整縫紉機速度前，必須將送布機構的速度調整到一個(gè)合適的范圍，保證送布和拉布之間布處于繃直狀態(tài)。

（3）収布機構的變頻器頻率可適當比送布的低些，保證是伺服控制的収布輥在拉布。

五、結束語(yǔ)

基于四方電氣機電產(chǎn)品所設計的自動(dòng)對折縫邊機控制系統，較好的解決了傳統對折縫邊機人工送布的效率低、成本高、高速時(shí)跳針、斷線(xiàn)等問(wèn)題。系統采用全套四方工控產(chǎn)品，包括HMI、PLC、伺服及變頻器，保證了各產(chǎn)品間良好的兼容型。經(jīng)過(guò)數月的現場(chǎng)使用測試，系統性能穩定可靠，生產(chǎn)效率顯著(zhù)提高，滿(mǎn)足了用戶(hù)的實(shí)際生產(chǎn)需求。

參考文獻

1、 深圳市四方電氣EP1系列PLC編程手冊. 深圳：深圳市四方電氣技術(shù)有限公司. 2016

2、 深圳市四方電氣CA100系列伺服驅動(dòng)器使用說(shuō)明書(shū). 深圳：深圳市四方電氣技術(shù)有限公司. 2016